Dr hab. Maciej Molas z Uniwersytetu Warszawskiego został tegorocznym laureatem Nagrody im. prof. Stefana Pieńkowskiego, przyznawanej co dwa lata młodym naukowcom za znaczące osiągnięcia naukowe w dziedzinie eksperymentalnej fizyki, astronomii, chemii i biologii.
Nagroda naukowa im. Profesora Stefana Pieńkowskiego została ustanowiona przez Radę Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego dla upamiętnienia twórcy warszawskiego ośrodka fizyki. Przyznawana jest od 2004 roku (od 2020 r. co dwa lata) młodym polskim badaczom, którzy nie ukończyli 40 roku życia, za znaczące osiągnięcia naukowe w dziedzinie eksperymentalnej fizyki, astronomii, chemii i biologii.
Tegorocznym laureatem został dr hab. Maciej Molas z Laboratorium Spektroskopii Optycznej Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Ukończył studia na Wydziale Fizyki UW, a doktorat zrealizował w ramach tzw. cotutelle, pisząc pracę doktorską pod kierunkiem dwóch promotorów: prof. Adama Babińskiego z Wydziału Fizyki UW i prof. Marka Potemskiego z Narodowego Laboratorium Silnych Pól Magnetycznych w Grenoble. Odbył staż naukowy na University of Manchester, w zespole dr. Romana Gorbacheva. Nagrodę przyznano mu za badania optyczne kryształów dwuwymiarowych, w szczególności badania własności spektroskopowych i magnetospektroskopowych ekscytonów w tych materiałach.
Jak klocki LEGO
Zainteresowanie naukowców tzw. materiałami dwuwymiarowymi dynamicznie rośnie, zwłaszcza w dziedzinie fizyki półprzewodników, nanotechnologii oraz ich potencjalnych zastosowań w optoelektronice. Jednym z najbardziej rozpoznawalnych materiałów dwuwymiarowych jest grafen, zbudowany z atomów węgla. Został po raz pierwszy wyodrębniony z grafitu przy użyciu zwykłej taśmy klejącej przez Andre Geima i Konstantina Novoselova, którzy za badania nad grafenem zostali uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki. Prace nad grafenem uświadomiły naukowcom, że w naturze istnieje wiele materiałów o warstwowej strukturze, w których słabe oddziaływania van der Waalsa między kolejnymi warstwami umożliwiają uzyskiwanie niezwykle cienkich struktur o grubości rzędu pojedynczych lub kilku atomów.
Dzięki temu możliwe jest swobodne układanie warstw tych materiałów jedna na drugiej w różnych konfiguracjach, niczym nanoklocki LEGO – tłumaczy dr hab. Maciej Molas.
Do dziś zidentyfikowano już ponad 2 tys. materiałów van der Waalsa, podzielonych na kilkadziesiąt grup – wśród nich znajdują się m.in. półprzewodnikowe dichalkogenki metali przejściowych czy magnetyczne trihalogenki chromu. Większość tych materiałów w formie monowarstw (struktur o grubości jednej warstwy) wykazuje inne właściwości niż w postaci objętościowej.
Na przykład dichalkogenki metali przejściowych w materiale objętościowym nie wykazują prawie wcale luminescencji, natomiast w monowarstwie świecą bardzo efektywnie – precyzuje badacz UW.
Co więcej, łączenie różnych materiałów pozwala na zyskanie zupełnie nowych właściwości, na przykład elektronicznych czy optycznych, przyczyniając się do tego, że materiały te są niezwykle obiecujące z punktu widzenia potencjalnych zastosowań technologicznych. Na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego prowadzi się prace m.in. nad dwusiarczkiem molibdenu, dwusiarczkiem wolframu oraz nad perowskitami, które budzą duże nadzieje, szczególnie w kontekście ich użycia w ogniwach fotowoltaicznych.
Mora – nie zmora!
Każdy, kto choć raz brał udział w profesjonalnej sesji fotograficznej lub występie w telewizji wie, że nie należy na taki występ zakładać koszuli w drobne prążki czy kratkę. Na nagraniu lub na zdjęciu zachodzi wtedy tzw. efekt moiré, zjawisko optyczne, które powstaje, gdy dwa regularne wzory nakładają się na siebie, zwykle z lekkim przesunięciem lub kątem nachylenia. Prowadzi on do pojawienia się fałszywych wzorów falujących, prążków lub zniekształceń. Ta tzw. mora, choć problematyczna dla fotografów czy drukarzy, okazuje się być cenna dla naukowców.
Efekt ten może pojawiać się między warstwami materiałów dwuwymiarowych. Gdy takie warstwy są względem siebie skręcone, powstaje nowa periodyczność zależna od kąta skręcenia. Przykładem jest grafen ułożony pod tzw. magicznym kątem (ok. 1,1°), w którym zaobserwowano nietypowe nadprzewodnictwo – wyjaśnia Molas.
Manipulując kątem nałożenia na siebie poszczególnych warstw materiałów naukowcy mogą tworzyć „nanokanapki”, w których pojawiają się wzory supersieci moiré. Oczka tych sieci można wykorzystywać do „pułapkowania” elektronów.
W takiej „kanapce” powstaje obszar przypominający kropkę kwantową – niezwykle mały układ zdolny do emisji pojedynczych fotonów – wyjaśnia fizyk. – Tego rodzaju źródła fotonów mogą znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach od fotoniki po kryptografię kwantową – dodaje.
W nagrodę otrzyma stypendium w wysokości 50 tys. złotych oraz medal Fundacji Marka Marii Pieńkowskiego. Uroczyste wręczenie odbędzie się 14 kwietnia o godz. 16:00 podczas Konwersatorium im. Jerzego Pniewskiego i Leopolda Infelda na Wydziale Fizyki UW. Wydarzenie jest otwarte dla publiczności.
Patron nagrody, prof. Stefan Pieńkowski, był twórcą ośrodka fizyki doświadczalnej na Hożej, kierownikiem Zakładu Fizyki Doświadczalnej UW, a potem dyrektorem Instytutu Fizyki Doświadczalnej UW (1921–1953). Prace doświadczalne prowadził głównie nad zjawiskiem fotoluminescencji, zjawiskiem Ramana, zastosowaniami promieni X do analizy strukturalnej i promieniotwórczością. Ogromną jego zasługą było stworzenie warszawskiej szkoły fizyki doświadczalnej, w której rozwijano wszystkie kierunki badań i z której wyszło kilkudziesięciu późniejszych profesorów fizyki. Wywarł wielki wpływ na całą polską fizykę, zwłaszcza na Uniwersytecie Warszawskim, którego był rektorem w latach 1925–1926, 1933–1936, 1945–47 i na Tajnym Uniwersytecie w czasie okupacji. Był członkiem Polskiej Akademii Umiejętności i Polskiej Akademii Nauk, współzałożycielem i wieloletnim prezesem Polskiego Towarzystwa Fizycznego.
MK, źródło: FUW